德布罗意波:波动性、概率与量子力学的奇妙之旅

德布罗意波:波动性、概率与量子力学的奇妙之旅

1. 德布罗意波

1.1 德布罗意波的提出

自爱因斯坦关系式:后,德布罗意提出了新的看法:爱因斯坦解决的是在光的方面我们过分注重波动性而忽略了粒子性,那在实物粒子(一般指电子)上,我们是否过分注重粒子性而忽略了波动性呢?于是他提出:。虽然形式上就是爱因斯坦关系式的改写,但物理意义却截然不同!

在德布罗意提出这个观点后,大家可能觉得还是对,就做实验验证,只需要证明电子的波动性就是了,那就做一些波动性实验呗,所以几年之后有了著名的戴维孙-革末,电子双缝衍射等著名实验,无疑证实了这种猜想。

1.2 物质波的提出

但是如何解释电子的波动性呢?以衍射为例,明纹的地方代表电子多,或者说电子出现的概率大,暗纹的地方电子少,代表电子出现的概率低。可见:电子在某个地方出现的概率和波的衍射强弱成正比。物质波不是说粒子以波的形式运动,而是说粒子在各处出现的概率服从波的规律,物质波是概率波!

1.3 波函数

结合波动方程:, 复函数形式为:代入德布罗意提出的频率和波长可得一维自由粒子!! 一维自由粒子!! 一维自由粒子!! 一维自由粒子!!:,这里的为约化普朗克常量。因为我们已经分析了电子出现的概率和波的强度成正比,实物粒子波的强度用波函数取模来表示,即,考虑到你的空间越大,粒子出现的概率越大,如果全空间来看,概率就是1,所以概率看来还与研究的体积有关,即,除以dV即得到单位体积内的概率,即概率密度::在某个位置附近单位体积内粒子出现的概率!

因为是概率密度函数,所以满足:

1. 波函数的标准化条件:连续,单值, 有限。

2. 归一化条件。。

2. 不确定关系

取最简单的简谐波,波长一定,即不确定度为0,但是它无限延伸,即x方向不确定度为无穷。

取一个峰或一条很紧密的线,位置一定,即位置不确定度为0,但傅里叶展开后这个东西可以有无限多个正弦构成,λ不确定度无穷,即动量不确定度无穷。

注意:在动量和位置不确定度时,如果右边取h且取等号确实有, 但如果知道波长变化,切不可以用,二者没有这样的关系,只有微分关系:,最后那里取了绝对值,因为关心正负,只关心范围。

3. 薛定谔方程

薛定谔给出了波函数应当满足的方程,其中包含周围势函数V(即粒子不自由),且势函数也是个位置,时间的函数。如果势函数不随时间变化,则可以得到定态薛定谔方程,表示粒子概率不随时间改变而改变的情况,这样的情况叫定态。考虑一维即满足:。

4. 一维无限深势阱下的粒子

此时势函数V满足在0--a内为0,在其余地方为∞,故叫无限深势阱。解这个定态薛定谔方程,令,应用连续,归一化解出:,故概率密度函数注意到

我们得到。

5. 势垒贯穿(隧道效应)

现实世界中,一个人可以跳10m,那么面对一堵20m的墙,几乎跳不过去,但在微观世界,这样的事情有概率发生!

相关文章

路由器大比拼,哪一家最稳定、不断流、不掉线
篮球体育比分365

路由器大比拼,哪一家最稳定、不断流、不掉线

⌛ 07-01 👁️‍🗨️ 3446
传送门骑士
bt365体育开户

传送门骑士

⌛ 07-02 👁️‍🗨️ 8116
雅阁和凯美瑞相比哪个更值得入手?
365彩票软件app下载

雅阁和凯美瑞相比哪个更值得入手?

⌛ 06-30 👁️‍🗨️ 8727